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Propriedades mecânicas de polímeros Propriedades mecânicas de polímeros • Relação entre propriedades mecânicas e aplicações. • O esforço mecânico exigido em cada aplicação é muito diferente. Tipos de ensaios mecânicos Tração (ASTM D638) Corpos de provas são presos por garras e tracionados sob velocidade constante (0,1 a 100 mm/min) até a ruptura. Tipos de ensaios mecânicos Compressão (ASTM D695) Corpos de provas na forma de cubos (12,7 x 12,7 x 25,4 mm) ou cilindros (Ø = 12,7 mm e 25,4 mm de altura) são comprimidos por uma prensa sob velocidade constante até colapsarem. Tipos de ensaios mecânicos Flexão (ASTM D790) Corpos de provas retangulares (127 x 12,7 x 3,2 mm) são apoiados pelas bordas e uma carga é aplicada na região central, flexionando o corpo com velocidade constante (1 a 50 mm/min). A resistência à flexão é a tensão quando a peça se quebra ou quando a deformação é de 5%. Tipos de ensaios mecânicos Impacto (Pêndulo - Izod ou Charpy) (ASTM D256) Os corpos de provas (3,17 x 12,7 x 63,5 mm) com um pequeno entalhe são presos em uma base e atingidos por um pêndulo solto de uma altura específica. O ensaio mede a energia necessária para quebrar o corpo de prova e o procedimento se repete com alturas crescentes até que a amostra quebre. Entalhe na direção do pêndulo Entalhe na direção oposta ao pêndulo (ou sem entalhe) Comparações entre polímeros diferentes devem ser feitas com cuidado Tipos de ensaios mecânicos Indentação (dureza) (ASTM D2240) Dureza é um termo relativo que se refere à resistência ao risco, à indentação e à abrasão de um material. Essas propriedades em polímeros são muito variadas. Teste de indentação: um indentador é pressionado contra a amostra (espessura de 6,35 mm) com diferentes forças e a magnitude da indentação é medida. Tipos de ensaios mecânicos Fadiga Resistência ao uso contínuo. Em geral, averiguada em testes de flexão. Curvas de tensão-deformação Elastômero (mole e tenaz) Plástico (duro e tenaz) Duro e quebradiço Duro e quebradiço: resistente à tração, com deformação pequena e quebra ainda na região elástica Elastômero (borracha): pouca resistência à tração, mas deformação grande Plástico: deformação elástica, seguida de escoamento e alongamento médio Tensão-deformação em polímeros semicristalinos Dados obtidos: tensão no escoamento, tensão na ruptura, alongamento máximo e módulo de Young. Deformação elástica )(PaE Deformação elástica: alongamento das moléculas em relação à sua conformação estável. Dobra e estiramento das ligações. Deformação não é permanente. Peça pode retornar à sua forma original quando o esforço cessa. Relação linear entre tensão e deformação: módulo de Young (E) Deformação plástica Deformação plástica: cadeias poliméricas escoam umas em relação às outras até a ruptura da peça. Deformação permanente. Relação com a estrutura interna Estágio 2 Estágio 4 Estágio 3 Final Início Deformação macroscópica Pescoço Efeito do aumento da temperatura Efeito do aumento do tempo de ensaio e do aumento da temperatura são muito parecidos. Outro fator que influencia, especialmente em polímeros mais higroscópicos, é a umidade ambiente. Diminuição no módulo de Young Redução na resistência à tração Aumento na ductibilidade: maior alongamento Por que estudar propriedades mecânicas? Definir para quais aplicações o material é adequado. Alterar e controlar as propriedades mecânicas (módulo de elasticidade, alongamento máximo, resistência à tração, resistência ao impacto, etc) permitindo novas aplicações. Blendas Compósitos e nanocompósitos Durante sua vida útil, os materiais estão sujeitos a diferentes tipos de tensões. É importante projetar a peça de modo a evitar falhas.
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